RU214020U1 - Автоматизированное устройство для термической обработки металла с использованием плазмы - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области сварки или резки с использованием плазмы, в частности к автоматизированным устройствам для сварки и/или резки с использованием плазмы. Технический результат, достигаемый решением, заключается в повышении качества обработки металлов. Указанный технический результат достигается благодаря тому, что разработано автоматизированное устройство для термической обработки металла с использованием плазмы, содержащее корпус, включающий в себя средство формирования потока плазмы, блок перемещения средства формирования потока плазмы, блок управления, функционально соединенные вместе с помощью линий связи; характеризующееся тем, что блок управления выполнен с возможностью принимать данные о по меньшей мере виде обрабатываемого металла, толщине обрабатываемого металла, а также с возможностью управлять подачей тока так, чтобы задавать по меньшей мере силу тока, управлять подачей газа, чтобы задавать по меньшей мере состав газа и скорость подачи газа, управлять блоком перемещения, чтобы задавать по меньшей мере скорость и траекторию перемещения средства формирования потока плазмы и высоту средства формирования потока плазмы над обрабатываемым металлом, причем блок управления выполнен с возможностью задавать параметры работы автоматизированного устройства на основании принятых данных о виде обрабатываемого металла, толщине обрабатываемого металла и заранее сохраненных данных о параметрах работы для этих данных.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к области сварки или резки с использованием плазмы, в частности к автоматизированным устройствам для сварки и/или резки с использованием плазмы.

Уровень техники.

Известно устройство автоматического управления для питания плазмотрона (RU2022736C1, опубл. 1994.11.15), которое относится к электродуговой обработке для питания технологических установок плазменной резки, сварки, напыления и других видов обработки и может быть использовано в различных отраслях промышленности для обработки изделий из металла. Устройство содержит датчик короткого замыкания электродугового промежутка, элемент задержки отключения, реле напряжения, реле тока питания плазмотрона и реле контроля охлаждения, а также логические элементы. Положительный эффект связан с устранением осциллятора, повышается электробезопасность.

Однако в данном решении по меньшей мере не учитывается толщина и вид разрезаемого металла для автоматической настройки параметров формируемой плазмы.

Известно устройство автоматического управления для плазменной сварки (US3602683A, опубл. 1971-08-31), снабженное катодным электродом и газовой продувочной насадкой, выполненной с возможностью перемещения относительно сварочной заготовки, выполненной в виде анодного электрода, отличающееся наличием фотоэлектрического датчика, предназначенного для измерения угла наклона хвостовой части факела плазменной дуги, выходящей из задней части сварочной заготовки во время сварочной операции, при этом электрический выходной сигнал от указанного датчика подается на электронную схему управления, приспособленную для контроля любого одного или нескольких параметров сварки, таких как относительная скорость перемещения между горелкой и сварочным материалом, скорость подачи плазмообразующего газа и скорость сварочного тока.

Однако в данном решении по меньшей мере не учитывается толщина и вид разрезаемого металла для автоматической настройки параметров формируемой плазмы.

Известна выбранная в качестве прототипа системах термической обработки (US20080083714A1, опубл. 2008-04-10). В этом источнике раскрыто решение для управления параметрами процесса термической обработки путем оценки напряжения дуги между наконечником плазменной дуговой горелки и металлической заготовкой. Конкретные варианты осуществления включают регулировку высоты плазменной горелки на основе расчетного напряжения дуги. Также представлены система и способ для оценки напряжения дуги в системе термической обработки, в которой импульсный источник питания обеспечивает ток дуги для создания плазменной дуги между наконечником плазменной дуговой горелки и металлической заготовкой.

Однако в данном решении по меньшей мере не учитывается толщина и вид разрезаемого металла для автоматической настройки параметров формируемой плазмы.

Раскрытие полезной модели.

В одном аспекте раскрыто автоматизированное устройство для термической обработки металла с использованием плазмы, содержащее корпус, включающий в себя средство формирования потока плазмы, блок перемещения средства формирования потока плазмы, блок управления, функционально соединенные вместе с помощью линий связи; характеризующееся тем, что блок управления выполнен с возможностью принимать данные о по меньшей мере виде обрабатываемого металла, толщине обрабатываемого металла, а также с возможностью управлять подачей тока так, чтобы задавать по меньшей мере силу тока, управлять подачей газа, чтобы задавать по меньшей мере состав газа и скорость подачи газа, управлять блоком перемещения, чтобы задавать по меньшей мере траекторию и скорость перемещения средства формирования потока плазмы и высоту средства формирования потока плазмы над обрабатываемым металлом, причем блок управления выполнен с возможностью задавать параметры работы автоматизированного устройства на основании принятых данных о виде обрабатываемого металла, толщине обрабатываемого металла и заранее сохраненных данных о параметрах работы для этих данных.

В дополнительных аспектах раскрыто, что блок управления выполнен с дополнительной возможностью управлять блоком подачи тока так, чтобы задавать его вольт-амперную характеристику и динамические свойства на основании принятых данных о виде обрабатываемого металла, толщине обрабатываемого металла; блок управления выполнен с дополнительной возможностью корректировать работу блока подачи тока в зависимости от температуры обрабатываемого металла; блок управления выполнен с дополнительной возможностью корректировать скорость обработки в зависимости от траектории обработки; блок управления выполнен с дополнительной возможностью управлять наклоном средства формирования потока плазмы на основании принятых данных о виде обрабатываемого металла, толщине обрабатываемого металла так, чтобы обеспечивать перпендикулярный рез металла.

Основной задачей решаемой заявленной полезной моделью является повышение качества обработки различных металлов с различными геометрическими параметрами.

Сущность полезной модели заключается в том, что оператор вносит данные об обрабатываемом материале (по меньшей мере следующие: вид обрабатываемого металла; его толщину), а устройство настраивает параметры работы (по меньшей мере следующие: вольт-амперная характеристика и динамические характеристики источника тока, сила тока, подаваемого источником тока для создания плазмы; скорость подачи газовой смеси для создания плазмы; состав подаваемой газовой смеси; скорость и траектория перемещения электрода или плазматрона; высота (вылет) электрода или плазматрона) в соответствии с внесенными данными и по команде оператора осуществляет резку по предварительно заданной траектории. Правильная настройка рабочих параметров под особенности разрезаемого материала позволяет обеспечивать качественную обработку (разрезание или сварку) металлов.

Технический результат, достигаемый решением, заключается в повышении качества обработки металлов за счет автоматической настройки оптимальных с точки зрения количества дефектов параметров работы устройства.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает блок-схему устройства.

Фиг. 2 показывает примерный внешний вид устройства для автоматической резки.

Фиг. 3 показывает примерный внешний вид устройства для ручной резки.

Осуществление полезной модели

Обработка металла плазмой (резка или сварка) имеет свои очевидные плюсы, но требует высокой квалификации исполнителя, так как разные металлы разной толщины требуют достаточно тонкой настройки параметров формируемой плазмы и параметров перемещения источника плазмы вдоль листа металла, чтобы обеспечить высокое качество обработки листа. Неправильная настройка параметров работы может привести не только к большому числу окалин, брызг, которые необходимо вручную устранять, но и к неисправимым дефектам (неправильные размеры вырезов, изгиб металла, косые срезы)

Касательно плазменной резки

Для плазменной резки высокое качество подразумевает под собой перпендикулярный или почти перпендикулярный (с точностью до 1, 2 или 4 градусов) рез, минимальное количество окалин, соответствие реальных геометрических размеров заданным и т.д. Поскольку разные дефекты имеют разное влияние в отношении качества получаемого изделия, то этим дефектам могут быть присвоены разные весовые коэффициенты, что повлияет на настройку параметров работы заявленного устройства для минимизации общего количества взвешенных дефектов. Кроме того, разные изделия требуют более высокого качества в отношении наличия разных дефектов. В каких-то изделиях важнее перпендикулярность реза, в каких-то - максимальная точность геометрических размеров, в каких-то - минимальное количество окалин. Ввиду вышеизложенного могут быть созданы профили резки, в которых автоматически задаются весовые коэффициенты для вышеупомянутых дефектов. Например, профиль «Без окалин», в котором весовой коэффициент для окалин 0,5, весовой коэффициент для перпендикулярности реза - 0,1, и весовой коэффициент для соответствия геометрических размеров 0,4, или профиль «Перпендикулярный рез», в котором весовой коэффициент для окалин 0,1, весовой коэффициент для перпендикулярности реза - 1, и весовой коэффициент для соответствия геометрических размеров 0,8.

Высокое качество резки достигается благодаря правильному выбору по меньшей мере части из следующих параметров работы устройства для обработки плазмой:

- скорость перемещения электрода (плазматрона);

- вольт-амперная характеристика источника тока;

- динамическая характеристика источника тока;

- сила тока, подаваемого источником тока для создания плазмы;

- скорость подачи газовой смеси для создания плазмы;

- состав подаваемой газовой смеси;

- высота (вылет) электрода (плазматрона).

Наиболее частный дефект при обработке металла - окалины. Существует два типа окалин: «окалина высокой скорости» (небольшие затвердевшие полоски несрезанного материала или перекатывающаяся окалина вдоль нижней кромки листа), «окалина низкой скорости» (скопление расплавленного материала вдоль нижней кромки листа в форме шарообразных скоплений толстого слоя). Эти типы окалин характерны не только для неправильно выбранной скорости перемещения средства создания плазмы, но и для других неоптимальных параметров резки, поэтому в дальнейшем для простоты эти термины будут применяться в отношении дефектов, вызванных любыми параметрами устройства для обработки плазмой.

Вольт-амперная характеристика - важнейший показатель источника. От наклона характеристики зависит степень стабилизации тока плазматрона и чистота реза заготовки.

В процессе резки возможны возмущения, которые могут быть обусловлены различного рода причинами, например, такими как неравномерность детали, скачки напряжения питающей сети и другие. Высокая степень динамических характеристик источника позволяют быстро восстанавливать заданный процесс резки заготовки, что положительно сказывается на качестве реза.

Другим дефектом является деформация листа из-за перегрева при обработке, что особенно актуально для тонких листов или в случае резов, которые создают узкие участки металла.

Таким образом, скорость перемещения средства создания плазмы (плазмотрона) является крайне важным параметром, влияющим на качество реза. Заявленное устройство благодаря заранее определенным оптимальным параметрам для множества входных условий (по меньшей мере вид и толщина металла) задает оптимальную скорость, минимизирует количество дефектов и тем самым повышает качество реза.

Сила подаваемого тока значительно влияет на количество окалин. Слишком высокая сила тока приводит к чрезмерному нагреву и появлению большого количества окалин низкой скорости, слишком маленький ток может привести к образованию окалины высокой скорости. На практике оптимальный ток выбирается методом проб и ошибок, однако такой подход приводит к потере времени, порче металла и элементов устройства для резки (каждый пуск приводит к износу сопла). Заявленное устройство благодаря заранее определенным оптимальным параметрам для множества входных условий (по меньшей мере вид и толщина металла) устраняет эти недостатки, минимизирует количество дефектов и тем самым повышает качество реза.

Скорость подачи газовой смеси для создания плазмы также является важным параметром резки. Слишком высокая скорость потока газа приводит к тому, что разрез оказывается узким, а деталь оказывается больше, чем было задано. Эта проблема возникает из-за уменьшения размеров столба дуги. При слишком низкой скорости потока газа металл может быть не прорезан полностью. Заявленное устройство благодаря заранее определенным оптимальным параметрам для множества входных условий (по меньшей мере вид и толщина металла) устраняет эти недостатки, минимизирует количество дефектов и тем самым повышает качество реза.

Для разных видов металла используется разный состав подаваемой газовой смеси. В частности, кислород окисляет цветные металлы и запускает их горение, поэтому цветные металлы обрабатывают в среде защитных газов. Также за счет изменения состава газовой смеси можно повысить качество обработки. Для достижения оптимальных результатов резки режущие газы выбираются с учетом вида и толщины металла (например, могут использоваться - воздух, О2, Ar/H2, Ar/H2/N2, Ar/N2).

Высота (вылет) плазматрона влияет на угол кромки, на ширину реза и глубину реза. Высота позиционирования плазматрона над заготовкой является крайне важным параметром, который должен подбираться под конкретный вид металла и его толщину. Заявленное устройство благодаря заранее определенным оптимальным параметрам для множества входных условий (по меньшей мере вид и толщина металла) минимизирует количество дефектов и тем самым повышает качество реза.

Все вышеупомянутые параметры связаны друг с другом, чаще всего для сохранения высокого качества реза изменение одного параметра потребует изменения и других. Например, при увеличении скорости перемещения средства создания плазмы может потребоваться увеличение силы тока и скорости подачи газовой смеси. При изменении высоты плазматрона может потребоваться изменить состав газовой смеси.

В заявленном решении для множества видов металла и множества их толщин эмпирически разрабатывается (определяется) функция управления (настройки параметров работы, обеспечивающих оптимальное качество работы). Поскольку очень трудоемко провести эксперименты для всех возможных сочетаний, то промежуточные точки функции управления находятся посредством аппроксимации. При этом настройка устройства осуществляется, по существу, в режиме реального времени, так как большое количество точек функции надо просто загрузить из памяти, а аппроксимация не требует больших вычислительных ресурсов.

Например, если известны рабочие параметры для листа меди толщиной 3 мм и для листа меди толщиной 4 мм, то рабочие параметры для листа меди толщиной 3,5 мм будут получены посредством усреднения значений рабочих параметров для листов в 3 и 4 мм.

Касательно плазменной сварки

Аналогичным образом для плазменной сварки необходимо точно подбирать параметры работы устройства, чтобы получить качественный шов. Для разных металлов, разной толщины металлов возможны разные сочетания параметров работы. Для тонких листов требуется высокая скорость перемещения электрода, небольшие токи, небольшая высота расположения сопла и т.д., для толстых листов скорость уменьшается. Токи увеличиваются и т.д. Обычно эти параметры подбираются оператором на месте и не всегда оказываются оптимальными.

Для плазменной сварки высокое качество подразумевает под собой ровный равномерный шов, минимальное количество окалин и грата. Эти параметры достигаются благодаря правильному выбору по меньшей мере части из следующих параметров работы устройства для обработки плазмой:

- скорость перемещения электрода (плазматрона);

- вольт-амперная характеристика источника тока;

- динамическая характеристика источника тока;

- сила тока, подаваемого источником тока для создания плазмы;

- скорость подачи газовой смеси для создания плазмы;

- состав подаваемой газовой смеси;

- высота (вылет) электрода (плазматрона).

Всего лишь для трех вариативных параметров на практике мы имеем огромное множество сочетаний параметров, на этом множестве может оказаться несколько квазиоптимальных точек (локальные максимумы с точки зрения качества сварки), но лишь одна из них будет обеспечивать наивысшее качество. Оператор вручную не может перебрать все возможные варианты, а если максимум достигается только в узком диапазоне значений параметров, то он может просто пропустить его. К тому же визуально оператор не всегда может оценить прочность сварного шва, что наряду с его ровностью, толщиной и другими визуальными параметрами является показателем качества.

Заявленное решение использует заранее полученные оптимальные значения рабочих параметров для предварительно исследованных видов металлов с разной толщиной, что позволяет в режиме реального времени настроить устройство так, чтобы качество сварки было наилучшим.

На фиг. 1 показана блок-схема заявленного устройства, которое собрано на предприятии-изготовителе и состоит из следующих элементов:

- корпус 101;

- блок управления 102;

- блок перемещения 103;

- средство формирования потока плазмы 104;

- блок подачи газа 105;

- блок подачи тока 106.

Блоки 105 и 106 могут находиться вне корпуса 101, в таком случае они соединены с элементами в/на нем посредством функциональных линий связи. В предпочтительном варианте блоки 105 и 106 находятся в общем корпусе с остальными блоками заявленного устройства.

Корпус 101 может представлять собой портальную структуру с направляющими, на которой установлены другие блоки, или по меньшей мере частично представлять собой корпус, в котором расположены другие блоки, а сверху расположен портал.

Возможны различные компоновки заявленного устройства в пределах объема формулы изобретения, любая возможная компоновка собирается на заводе-изготовителе. Центральным элементом любой возможной компоновки является блок 102 управления, который управляет другими блоками компоновки так, чтобы обеспечить заявленный технический результат.

Блок 102 управления представляет собой электронный модуль, содержащий средства приема, обработки и передачи сигналов. Блок 102 может содержать в себе элементы силовой электроники, элементы для управления параметрами потока газа. Блок 102 состоит из программной и аппаратной частей, которые не описываются здесь отдельно, так как не относятся напрямую к сущности заявляемого решения. От специалиста в данной области техники не потребуется приложения творческих усилий, чтобы реализовать блок 102, который принимает требуемые входные данные, обрабатывает их и настраивает работу заявленного устройства для обеспечения высокого качества обработки листа металла.

Средство приема блока 102 может представлять собой пульт управления или сенсорный экран, средство обработки может представлять собой процессор, контроллер, специализированную микросхему, средство передачи сигналов к другим блокам устройства может представлять собой процессор, контроллер, специализированную микросхему.

Программное обеспечение для блока 102 может быть написано на любом подходящем языке программирования. Данные для настройки параметров работы устройства (по меньшей мере часть из следующих: траектория и скорость перемещения средства 104; вольт-амперная характеристика источника тока; сила тока, подаваемого источником тока для создания плазмы; скорость подачи газовой смеси для создания плазмы; состав подаваемой газовой смеси; высота средства 104) для разных сочетаний входных данных (по меньшей мере вида и толщины металла) заранее загружаются в память блока 102 в виде, например, табличной базы данных.

Примерная работа блока 102 заключается в том, чтобы принять от оператора данные о виде металла (например, алюминий) и его толщине (например, 5 мм), найти в базе данных оптимальные параметры работы для этих входных данных (например, наклон вольт-амперной характеристики 100 В/А и скорость резки - 5 см/с, сила тока - 15 А, газ - азот и водород, скорость потока газа - 1000 м/с, высота средства 104 над листом металла - 3 мм). При необходимости блок 102 находит оптимальные значения посредством аппроксимации значений для ближайших соседних известных входных данных.

Блок 103 перемещения представляет собой портал с направляющими, по которым перемещаются элементы заявленного устройства. Блок 103 содержит сервоприводы, силовую электронику и все необходимые для его работы компоненты, которые не описываются здесь подробно. Точность работы блока 103 значительно влияет на качество работы заявленного устройства, но в рамках заявки вопросы точности перемещения средства 104 формирования плазмы не рассматриваются.

Средство 104 формирования плазмы представляет собой плазматрон (в случае резки металла) или электрод (в случае сварки). Их конструкция может быть идентичной, различие в названиях связано с выполняемой функцией. Конструкция средства 104 не раскрывается подробно, так как не относится к сущности решения. В заявленном решении может использоваться любое известное средство 104. Как правило, сопло средства 104 является сменным, диаметр выходного отверстия сопла сильно влияет на работу всего заявленного устройства, поэтому в случае смены сопла данные по меньшей мере о диаметре выходного отверстия должны быть внесены в блок 102, который на основании заранее сохраненных данных вносит коррекцию в настройки работы заявленного устройства (информация для коррекции также должна быть заранее записана в базу данных).

Блок 105 подачи газа представляет собой емкость с газом, либо несколько емкостей с газом и средство подачи газа от одной или нескольких емкостей. Также блок 105 может содержать средство предварительного смешивания нескольких газов для обеспечения более равномерного их состава. В одном варианте осуществления блок 105 может быть полностью встроен в корпус 101, в другом варианте он может быть отдельным блоком, который связан с блоком 102 управления и средством 104 посредством функциональных линий связи. Во время работы блок 102 подает по линиям связи электрические сигналы блоку 105, чтобы он подавал заданный газ с заданной скоростью. В некоторых вариантах блок 105 может содержать управляемый клапан для регулировки потока газа в других вариантах блок 102 может содержать управляемый клапан для регулировки потока газа.

Блок 106 подачи тока представляет собой источник тока, который выполнен с возможностью подавать требуемый ток с требуемой ВАХ и динамикой источника по команде от блока 102 управления. Конструкция блока 106 не раскрывается в заявке, так как она не имеет отношения к сущности решения. Может использоваться любой подходящий по параметрам известный в уровне техники блок 106.

В одном варианте осуществления блок 106 может быть полностью встроен в корпус 101, в другом варианте он может быть отдельным блоком, который связан с блоком 102 управления и средством 104 посредством функциональных линий связи. Во время работы блок 102 по линиям связи посылает блоку 106 команды, чтобы он подавал заданный ток на средство 106.

Ключевым элементом заявленного устройства является блок 102, который управляет остальными элементами устройства, чтобы обеспечить высокое качество обработки.

На фиг. 2 показан примерный вид одного из вариантов реализации заявленного устройства. В этом варианте осуществления блок 103 представлен двумя перпендикулярными направляющими, которые перемещают средство 104 по прямоугольной рабочей зоне. При этом блок 102 внутри своего корпуса содержит механизмы для перемещения по направляющим, а вместе с ним перемещается и средство 104, жестко прикрепленное к нему посредством одной из направляющих.

На фиг. 2 не показаны блоки 105 и 106, так как они в данном варианте соединены с блоком 102 только функциональными линиями связи. На фиг. 2 показано средство 207 задания высоты средства 104. Средство 207 содержит сервопривод, который по сигналу от блока 102 задает высоту средства 104 над листом металла. Как описано выше, высота над листом металла значительно влияет на качество реза.

В одном из вариантов осуществления заявленное устройство реализовано в виде ручного устройства для плазменной резки/сварки (фиг. 3). В этом варианте оно содержит корпус 101 с блоком 102 управления, блоком 106 подачи тока, к корпусу 101 посредством функциональных линий связи (линия передачи газа, линия передачи электрического тока) присоединено средство 104 формирования потока плазмы. Перемещение осуществляется оператором, соответственно блок 103 перемещения в этом варианте реализации отсутствует. Компрессор для подачи газа (блок 105) присоединен к корпусу 101 посредством шланга. На корпусе 101 расположены органы управления, в частности, панель задания вида и толщины металла, кнопки начала и завершения работы.

В этом варианте осуществления блок 102 управления на основании введенных входных данных настраивает работу устройства для обработки плазмой. Особенность заключается том, что состав газа в данном варианте не контролируется, подается такой газ, который приходит от компрессора или от присоединенного баллона (как альтернатива компрессору). Однако другие параметры работы настраиваются блоком 102 так, как было описано выше.

Работа предложенного устройства

Собранное на заводе-изготовителе устройство поставляется на место эксплуатации, где устанавливается в предназначенном помещении. При работе оператор задает входные данные (по меньшей мере вид и толщину металла), вносит файл с траекторией обработки, а устройство настраивает параметры работы согласно заранее заложенным шаблонам настройки параметров, при необходимости аппроксимируя их.

После завершения настройки устройство в автоматическом режиме осуществляет обработку листов металла.

Если рассматривается вариант ручного устройства, то после автоматической настройки параметров оператор вручную перемещает средство формирования потока плазмы по желаемой траектории.

Варианты осуществления полезной модели

Диаметр сопла средства формирования потока плазмы влияет на параметры создаваемой плазмы, однако этот параметр не рассматривается в данной заявке отдельно. Предполагается, что все настройки осуществляются после ввода значения диаметра сопла или по умолчанию используется сопло предварительно известного значения.

Поскольку по ходу работы обрабатываемый металл нагревается, то для тонких листов целесообразно это учитывать и, пожертвовав качеством в аспекте появления окалин, увеличить скорость движения плазматрона, чтобы уменьшить нагрев и, как следствие, - деформацию листа. Аналогичные доводы справедливы и в отношении ситуаций, когда критически мала не толщина листа, а ширина участка между двумя резами (траектория реза формирует тонкий длинный участок). Нагретая узкая часть также может прогнуться, что является более существенным дефектом, чем окалины, так как его сложнее исправить. Таким образом, для повышения качества обработки блок 102 управления выполнен с возможностью изменять параметры работы (увеличивать скорость и/или уменьшать силу тока) для тонких листов, узких участков или в иных условиях, если это целесообразно.

Резка с углом скоса 0° - это прямая резка перпендикулярно заготовке материала. В большинстве плазменных резаков вихревой поток плазмообразующего газа движется по часовой стрелке, поэтому более ровная кромка получается на правой стороне разреза при движении резака вперед. Типичные углы скоса для традиционных плазменных резаков лежат в диапазоне 1-3 градуса на «хорошей» стороне реза и 3-8 градусов на противоположной стороне. Несмотря на то, что при плазменной резке определенный скос кромок неизбежен из-за формы потока газа, исходящего из сопла резака, этот скос можно минимизировать.

В одном из вариантов в заявленном решении для этого используется средство регулирования угла наклона плазматрона. Блок 102 управления при этом выполнен с дополнительной возможностью управлять наклоном средства формирования потока плазмы на основании принятых данных о виде обрабатываемого металла, толщине обрабатываемого металла так, чтобы обеспечивать перпендикулярный рез металла. Блок 102 подает управляющий сигнал на средство регулирования угла наклона плазматрона, чтобы обеспечить перпендикулярный рез на требуемой стороне. Для того чтобы осуществить правильную коррекцию, блок 102 обращается к заранее созданной базе данных, в которой хранятся данные о том, какой угол среза получается при установленных параметрах работы без коррекции и вносит соответствующие коррективы.

В одном из вариантов осуществления устройство содержит ИК измеритель температуры, закрепленный рядом с блоком 104 и перемещаемый вместе с ним. Этот измеритель определяет температуру металла рядом с плазматроном, передает эти данные в блок 102, который при необходимости в режиме реального времени корректирует параметры работы, чтобы повысить качество реза.

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления полезной модели, не выходящие за пределы сущности и объема данной полезной модели.

Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.

Упомянутые линии связи, если не указано иное, являются стандартными, известными специалистам линиями связи, материальная реализация которых не требует творческих усилий. Линией связи может быть провод, набор проводов, шина, беспроводная линия связи (радиочастотная, инфракрасная, ультразвуковая и т.д.). Протоколы связи по линиям связи известны специалистам и не упоминаются отдельно.

Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.

Элементы предложенного устройства находятся в общем корпусе, связаны друг с другом конструктивно и функционально посредством монтажных (сборочных) операций на предприятии-изготовителе. Все блоки устройства совместно реализуют единую функцию.

В заявке не указано конкретное программное и аппаратное обеспечение для реализации блоков на чертежах, но специалисту в области техники должно быть понятно, что сущность полезной модели не ограничена конкретной программной или аппаратной реализацией, и поэтому для осуществления полезной модели могут быть использованы любые программные и аппаратные средства известные в уровне техники. Так аппаратные средства могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, устройствах цифровой обработки сигналов, программируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютер либо комбинации вышеозначенного.

Хотя отдельно не упомянуто, но очевидно, что, когда речь идет о хранении данных, программ и т.п., подразумевается наличие машиночитаемого носителя данных.

Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкую полезную модель, и что данная полезная модель не должна ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.

Элементы устройства могут быть выполнены из любого подходящего материала, например, не с целью ограничения, из железа, алюминия, меди, нержавеющей стали, титана, углеродных волоконных композитных материалов и т.п. Эти составные части могут быть изготовлены с использованием способов, известных обычным специалистам в данной области, включая, лишь в качестве примера, механическую обработку на станках и литьё по выплавляемой модели.

Claims (5)

1. Автоматизированное устройство для термической обработки металла с использованием плазмы, содержащее средство формирования потока плазмы, блок его перемещения и установленный в корпусе блок управления, отличающееся тем, что блок перемещения выполнен в виде двух направляющих, установленных перпендикулярно друг другу, на одной из которых смонтирован с возможностью перемещения корпус блока управления, а другая направляющая жестко закреплена в корпусе блока управления, причем на этой направляющей установлено средство формирования потока плазмы с возможностью его перемещения, при этом блок управления выполнен с возможностью приема данных о виде обрабатываемого металла, о толщине обрабатываемого металла, с возможностью соединения с блоком подачи тока для управления силой тока, с возможностью соединения с блоком подачи газа для управления составом газа и скоростью его подачи, с возможностью управления блоком перемещения для регулирования скорости и траектории перемещения средства формирования потока плазмы и высоты средства формирования потока плазмы над обрабатываемым металлом, причем блок управления выполнен с возможностью установки упомянутых параметров работы автоматизированного устройства на основании принятых данных о виде обрабатываемого металла, толщине обрабатываемого металла и заранее сохраненных данных о параметрах работы для этих данных.

2. Устройство по п.1, в котором блок управления выполнен с дополнительной возможностью управлять блоком подачи тока так, чтобы задавать его вольт-амперную характеристику и динамические свойства на основании принятых данных о виде обрабатываемого металла, толщине обрабатываемого металла.

3. Устройство по п.1, в котором блок управления выполнен с дополнительной возможностью корректировать работу блока подачи тока в зависимости от температуры обрабатываемого металла.

4. Устройство по п.1, в котором блок управления выполнен с дополнительной возможностью корректировать скорость обработки в зависимости от траектории обработки.

5. Устройство по п.1, в котором блок управления выполнен с дополнительной возможностью управлять наклоном средства формирования потока плазмы на основании принятых данных о виде обрабатываемого металла, толщине обрабатываемого металла так, чтобы обеспечивать перпендикулярный рез металла.

Images